KR20200111488A - Inse composition for semiconductor polishing - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 CMP 공정에 사용되는 연마용 린스 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a polishing rinse composition used in the CMP process.
최근 반도체 기판의 다층 배선화에 의하여, 반도체 소자를 제조할 때, 웨퍼 표면층을 평탄화하기 위해 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing; CMP) 기술이 이용되고 있다. 반도체 제조공정 중 화학적 기계적 평탄화(CMP) 공정은, 웨이퍼(wafer)를 헤드에 부착하고 플래튼(platen) 상에 형성된 연마패드의 표면에 접촉하도록 한 상태에서, 슬러리를 공급하여 웨이퍼 표면을 화학적으로 반응시키면서 플래튼과 헤드를 상대운동시켜 기계적으로 웨이퍼 표면의 요철부분을 평탄화하는 공정이다.Recently, due to the multilayer wiring of a semiconductor substrate, when manufacturing a semiconductor device, a chemical mechanical polishing (CMP) technique has been used to planarize the wafer surface layer. In the chemical mechanical planarization (CMP) process of the semiconductor manufacturing process, a wafer is attached to a head and a slurry is supplied to the wafer surface in a state in which it is brought into contact with the surface of a polishing pad formed on a platen. It is a process of mechanically flattening the irregularities on the wafer surface by moving the platen and the head relative while reacting.
CMP 공정은 연마대상 웨이퍼를 연마 패드 위에 부착시켜 슬러리를 흘려주며 회전 운동을 통해 진행된다. 슬러리는 실리카 혹은 알루미나 등의 지립과 기타 화학물질을 포함하여, 연마 표면을 물리적, 화학적으로 갈아낸다.In the CMP process, a wafer to be polished is attached to a polishing pad to flow the slurry, and it proceeds through a rotational motion. The slurry contains abrasive grains such as silica or alumina and other chemicals to physically and chemically grind the polished surface.
이러한 CMP 공정은 웨이퍼 표면을 평탄화 하기에 효과적이지만, 오염물이 표면에 남게 되어 이를 제거하기 위한 세정공정이 요구된다. 오염물은 슬러리로부터 야기된 실리카 혹은 알루미나등의 연마 입자, 미세한 패드 이물, 금속성 이물, 각종 유기 오염물등일 수 있다. 제조 수율 향상을 위하여 이러한 오염물들의 제거가 필수적이며, 세정공정으로 다양한 방법이 제시되고 있다.This CMP process is effective for flattening the wafer surface, but contaminants remain on the surface and a cleaning process to remove them is required. The contaminants may be abrasive particles such as silica or alumina generated from the slurry, fine pad foreign matter, metallic foreign matter, various organic contaminants, and the like. In order to improve the manufacturing yield, it is essential to remove these contaminants, and various methods have been proposed as a cleaning process.
CMP 장비는 통상적으로 CMP 직후 세정을 진행할 수 있도록 제작되어 있으며, 이러한 공정은 온 브러시 상태의 희불산, SC-1 처리로 이루어진다. 하지만 이러한 세정방법만으로는 완전한 이물 제거에 한계가 있으며, 황산과 과산화수소의 혼합액인 SPM 처리를 추가적으로 진행하고 있다. 또한 최근에는 추가적인 세정 공정을 위한 다양한 종류의 맞춤형 세정제들이 제시되고 있으나, 연마 대상 표면의 이물질을 충분히 제거하기에는 어려움이 있다. 특히 SPM은 황산, 과산화수소의 인체 유해성을 내재한 소재를 사용하고 있으며, 120℃ 의 고온에서 사용되므로 잠재적 위험인자를 포함하고 있어 이를 대체할 수 있는 공정 및 소재에 대한 개발이 요구되고 있다.CMP equipment is usually manufactured to proceed with cleaning immediately after CMP, and this process consists of on-brush dilute hydrofluoric acid and SC-1 treatment. However, there is a limit to complete foreign matter removal only with this cleaning method, and SPM treatment, which is a mixture of sulfuric acid and hydrogen peroxide, is additionally performed. In addition, in recent years, various kinds of customized cleaning agents for an additional cleaning process have been proposed, but it is difficult to sufficiently remove foreign substances from the surface to be polished. In particular, SPM uses a material that has inherent harm to the human body of sulfuric acid and hydrogen peroxide, and since it is used at a high temperature of 120°C, it contains potential risk factors, so development of a process and material that can replace it is required.
본 발명자들은 상기와 같은 종래 기술의 문제를 해소하기 위하여 예의 노력한 바, 특정한 구조를 갖는 고분자 화합물을 사용하는 경우, CMP 공정에서 연마 대상물의 불순물을 보다 효율적으로 제거할 수 있으며, SPM 공정을 생략할 수 있을 정도의 세정력을 얻을 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하게 되었다. The present inventors have made diligent efforts to solve the problems of the prior art as described above, and when a polymer compound having a specific structure is used, impurities of the object to be polished can be more efficiently removed in the CMP process, and the SPM process can be omitted. The present invention was completed by finding that the cleaning power as much as possible could be obtained.
그러므로, 본 발명은 CMP 공정에서 연마 대상물 표면의 불순물을 효율적으로 제거할 수 있는 연마용 린스 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, an object of the present invention is to provide a polishing rinse composition capable of efficiently removing impurities on the surface of an object to be polished in a CMP process.
또한, 본 발명은 CMP 공정 이후, SMP 등의 추가의 세정공정을 생략할 수 있는 연마용 린스 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide a polishing rinse composition capable of omitting an additional cleaning process such as SMP after the CMP process.
또한, 본 발명은 상기 연마용 린스 조성물을 사용하는 웨이퍼 표면의 불순물 제거 방법 및 웨이퍼 연마 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide a method for removing impurities from a wafer surface and a method for polishing a wafer using the polishing rinse composition.
상기의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 In order to solve the above problems, the present invention
하기 화학식 1로 표시되는 1종 이상의 단량체를 포함하는 고분자 화합물 또는 그의 염; 및 물을 포함하는 연마용 린스 조성물을 제공한다: A polymer compound containing at least one monomer represented by the following formula (1) or a salt thereof; And it provides a polishing rinse composition comprising water:
[화학식 1][Formula 1]
상기 식 중, In the above formula,
R1은 O, N ,S, P, Cl, F 원자 중 적어도 1종 이상을 포함하는 작용기이고,R 1 is a functional group containing at least one or more of O, N, S, P, Cl, and F atoms,
R2는 H 또는 탄소수 1 내지 20의 치환 또는 비치환 알킬기이고, R 2 is H or a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 20 carbon atoms,
R3는 H 또는 COOH이다.R 3 is H or COOH.
또한, 본 발명은In addition, the present invention
상기 본 발명의 연마용 린스 조성물을 사용하는 웨이퍼 표면의 불순물 제거 방법을 제공한다.It provides a method for removing impurities from a wafer surface using the polishing rinse composition of the present invention.
또한, 본발명은 In addition, the present invention
(a) 지립을 포함하는 슬러리를 사용하는 1차 CMP 단계, 및 (a) a first CMP step using a slurry containing abrasive grains, and
(b) 상기 본 발명의 연마용 린스 조성물을 사용하는 2차 CMP 단계;를 포함하는 웨이퍼 연마 방법을 제공한다.It provides a wafer polishing method comprising a; (b) a secondary CMP step using the polishing rinse composition of the present invention.
본 발명의 연마용 린스 조성물은 연마 대상물의 습윤성을 향상시키고 잔류하는 불순물의 접착력(Adhesion force)을 약화시킴으로써, 불순물을 보다 효과적으로 제거하는 효과를 제공한다.The polishing rinse composition of the present invention improves the wettability of the object to be polished and weakens the adhesion force of the remaining impurities, thereby providing an effect of more effectively removing impurities.
또한 본 발명의 연마용 린스 조성물은 우수한 세정력을 제공하므로, CMP공정 이후 SMP 등의 유해한 세정공정을 생략할 수 있는 효과를 제공한다.In addition, since the polishing rinse composition of the present invention provides excellent cleaning power, it provides an effect of omitting harmful cleaning processes such as SMP after the CMP process.
또한, 본 발명은 상기 연마용 린스 조성물을 사용함으로써 효율적인 웨이퍼 표면의 불순물 제거 방법 및 웨이퍼 연마 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides an efficient method for removing impurities on a wafer surface and a wafer polishing method by using the polishing rinse composition.
본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하기에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.Prior to describing specific details for the implementation of the present invention, terms or words used in the specification and claims may be appropriately defined by the inventor in order to describe his or her own invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that there is. In addition, when it is determined that a detailed description of known functions and configurations thereof related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, it should be noted that the detailed description has been omitted.
본 발명은, 하기 화학식 1로 표시되는 1종 이상의 단량체를 포함하는 고분자 화합물 또는 그의 염; 및 물을 포함하는 연마용 린스 조성물에 관한 것이다: The present invention, a polymer compound or a salt thereof containing one or more monomers represented by the following formula (1); And it relates to a polishing rinse composition comprising water:
[화학식 1][Formula 1]
상기 식 중, In the above formula,
R1은 O, N ,S, P, Cl, F 원자 중 적어도 1종 이상을 포함하는 작용기이고,R 1 is a functional group containing at least one or more of O, N, S, P, Cl, and F atoms,
R2는 H 또는 탄소수 1 내지 20의 치환 또는 비치환 알킬기이고, R 2 is H or a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 20 carbon atoms,
R3는 H 또는 COOH이다.R 3 is H or COOH.
상기 화학식 1로 표시되는 1종 이상의 단량체를 포함하는 고분자 화합물은 길게 늘어선 탄소-탄소로 이루어진 구조로 인해 기본적으로 소수성 특성을 가진 부분이 존재하며, R1에 산소, 질소, 황, 인, 염소, 플루오르 등의 원자를 가지는 전기음성도가 높은 작용기를 포함함으로써 친수성을 가진 부분도 존재한다. 따라서 상기 고분자 화합물은 친수성 작용기로 인해 물에 쉽게 용해될 수 있으며, 물에 용해되어 소수성의 불순물을 둘러싸기 때문에, 세정을 위한 린스 조성물로서 유용하게 사용될 수 있다.Polymeric compound containing at least one monomer represented by the above formula (I) is long-lined carbon - and due to the structure made of a carbon part with hydrophobic properties exist by default, oxygen in R 1, the nitrogen, sulfur, phosphorus, chlorine, There is also a portion having hydrophilicity by including a functional group having a high electronegativity having an atom such as fluorine. Therefore, the polymer compound can be easily soluble in water due to a hydrophilic functional group, and since it is soluble in water to surround hydrophobic impurities, it can be usefully used as a rinse composition for cleaning.
본 발명의 고분자 화합물을 포함하는 연마용 린스 조성물은 폴리실리콘, 실리콘 나이트레이트 등의 연마대상 막질에 흡착하여 표면을 보다 친수화시킬 수 있다. 이렇게 친수화된 표면으로 인해 막질과 불순물 사이에 약액이 보다 쉽게 침투할 수 있어 불순물 제거에 보다 효과적이다. 또한 상기 고분자 화합물에 의한 표면 흡착은 연마대상 막질과 실리카, 패드 데브리 등의 이물질간의 접찹력(Adhesion force)을 낮춰줌으로서 이물을 보다 쉽게 제거할 수 있게 만든다. The polishing rinse composition comprising the polymer compound of the present invention can make the surface more hydrophilic by adsorbing to a film to be polished such as polysilicon or silicon nitrate. Due to this hydrophilic surface, the chemical liquid can more easily penetrate between the film and the impurities, which is more effective in removing impurities. In addition, the surface adsorption by the polymer compound lowers the adhesion force between the film to be polished and the foreign material such as silica and pad debris, thereby making it easier to remove foreign matter.
상기 식 중 R1은 수용성 작용기를 포함하는 것이 바람직하며, 하이드록실기, 아민기, 설포네이트기, 또는 글리콜기 등을 포함하는 작용기인 것이 더욱 바람직하다, 상기 글리콜기는, 예를 들어, 에틸렌글리콜기, 프로필렌글리콜기 등일 수 있다. In the above formula, R 1 is preferably a water-soluble functional group, and more preferably a functional group including a hydroxyl group, an amine group, a sulfonate group, or a glycol group. The glycol group is, for example, ethylene glycol Group, propylene glycol group, and the like.
상기 R1은 대표적으로 하이드록실기, 아민기, 설포네이트기, 에틸렌글리콜기, 프로필렌글리콜기 등일 수 있다.The R 1 may be typically a hydroxyl group, an amine group, a sulfonate group, an ethylene glycol group, a propylene glycol group, and the like.
R2는 H 또는 탄소수 1 내지 12의 치환 또는 비치환 알킬인 것이 바람직하다. R 2 is preferably H or a substituted or unsubstituted alkyl having 1 to 12 carbon atoms.
본 발명에서 "알킬"은 아릴, 할로, 하이드록시, 알콕시, 카르복시, 시아노, 카르보닐, 아실, 알콕시카르보닐, 헤테로시클릴, 아미노, 니트로, 메르캅토, 알킬티오 등과 같은 하나 이상의 치환기들에 의해 선택적으로 치환될 수 있다. In the present invention, "alkyl" refers to one or more substituents such as aryl, halo, hydroxy, alkoxy, carboxy, cyano, carbonyl, acyl, alkoxycarbonyl, heterocyclyl, amino, nitro, mercapto, alkylthio, etc. May be optionally substituted by.
상기 알킬기는 탄소수 1 내지 8인 것이 더욱 바람직하며, 탄소수 1 내지 6인 것이 더 더욱 바람직하다. 상기 알킬기는 구체적으로, 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, n-부틸, t-부틸, n-펜틸 등일 수 있다.The alkyl group is more preferably 1 to 8 carbon atoms, and even more preferably 1 to 6 carbon atoms. Specifically, the alkyl group may be methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, t-butyl, n-pentyl, and the like.
상기 R2는 H 또는 CH3인 것이 더욱 바람직하다.More preferably, R 2 is H or CH 3 .
상기 화학식 1로 표시되는 1종 이상의 단량체를 포함하는 고분자 화합물은 하기와 같은 형태의 호모폴리머, 코폴리머, 또는 터폴리머(terpolymer) 등 일 수 있다.The polymer compound including one or more monomers represented by Formula 1 may be a homopolymer, a copolymer, or a terpolymer in the following form.
본 발명의 연마용 조성물에서, 상기 화학식 1로 표시되는 1종 이상의 단량체는 고분자 화합물 총 중량에 대하여 50 내지 100 중량%로 포함될 수 있으며, 70 내지 100 중량%로 포함되는 것이 더욱 바람직하다. 상기 단량체가 50 중량% 미만으로 포함되는 경우는 목적하는 린스 효과를 얻기 어려우므로 바람직하지 않다. In the polishing composition of the present invention, the one or more monomers represented by Formula 1 may be included in an amount of 50 to 100% by weight, more preferably 70 to 100% by weight, based on the total weight of the polymer compound. When the monomer is contained in an amount of less than 50% by weight, it is difficult to obtain a desired rinse effect, and thus it is not preferable.
본 발명의 연마용 조성물에서, 상기 고분자 화합물은 상기 화학식 1로 표시되는 1종 이상의 단량체 이외에 상기 화학식 1로 표시되는 1종 이상의 단량체와 중합가능한 다른 단량체를 5 내지 50 중량%로 포함할 수 있다. In the polishing composition of the present invention, the polymeric compound may include 5 to 50% by weight of another monomer polymerizable with at least one monomer represented by Formula 1 in addition to the at least one monomer represented by Formula 1 above.
상기 화학식 1로 표시되는 1종 이상의 단량체와 중합가능한 다른 단량체로는 비닐계 단량체 및 에틸렌 옥사이드계 단량체 등으로 이루어진 군으로부터 선되는 1종 이상의 단량체일 수있다. Other monomers polymerizable with one or more monomers represented by Formula 1 may be one or more monomers selected from the group consisting of vinyl-based monomers and ethylene oxide-based monomers.
본 발명의 연마용 조성물에서, 상기 고분자 화합물은 중량평균분자량이 500 내지 3,000,000인 것이 사용될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 5,000 내지 250,000인 것이 사용될 수 있다. 상기 중량평균 분자량이 500 미만인 경우 소수성 부분이 부족해지므로 충분한 불순물 제거 효과를 발휘하기 어려우며, 3,000,000을 초과하는 경우 물에 분산되기가 어려우며 높은 점도로 인해 오히려 잔류물을 유발시킬 수 있기 때문에 바람직하지 않다.In the polishing composition of the present invention, the polymer compound may have a weight average molecular weight of 500 to 3,000,000, more preferably 5,000 to 250,000. If the weight average molecular weight is less than 500, it is difficult to exert sufficient impurity removal effect because the hydrophobic portion is insufficient, and if it exceeds 3,000,000, it is difficult to disperse in water, and it is not preferable because it may cause a residue due to high viscosity.
본 발명의 연마용 조성물에서, 상기 고분자 화합물은 아크릴산 단량체, 메타크릴산 단량체, 아크릴 아마이드 단량체, 말레산 단량체, 2-하이드록시에틸-메타크릴레이트 단량체, 및 2-하이드록시프로필 아크릴레이트 단량체 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 단량체를 중합하여 얻어지는 호모 폴리머 또는 공중합체일 수 있다. 상기 공중합체는 1종 이상의 단량체가 중합된 것을 의미하며, 코폴리머, 터폴리머 등을 포함하는 개념이다. In the polishing composition of the present invention, the polymer compound is an acrylic acid monomer, a methacrylic acid monomer, an acrylamide monomer, a maleic acid monomer, a 2-hydroxyethyl-methacrylate monomer, and a 2-hydroxypropyl acrylate monomer. It may be a homopolymer or a copolymer obtained by polymerizing one or more monomers selected from the group consisting of. The copolymer refers to a polymerization of one or more monomers, and is a concept including a copolymer, a terpolymer, and the like.
상기 고분자 화합물의 염은 고분자 화합물의 나트륨염, 칼륨염, 또는 암모늄염일 수 있다. The salt of the polymer compound may be a sodium salt, a potassium salt, or an ammonium salt of the polymer compound.
상기 고분자 화합물은 예를 들어, 폴리아크릴산, 폴리(아크릴산-2-하이드록시에틸 메타크릴레이트) 공중합체, 폴리아크릴아마이드, 폴리(아크릴산-아크릴아마이드) 공중합체, 및 폴리(아크릴산-말레산) 공중합체 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 것일 수 있다. The polymer compound is, for example, polyacrylic acid, poly(acrylic acid-2-hydroxyethyl methacrylate) copolymer, polyacrylamide, poly(acrylic acid-acrylamide) copolymer, and poly(acrylic acid-maleic acid) copolymer It may be one or more selected from the group consisting of coalescence and the like.
본 발명의 고분자 화합물 및 그의 염은 위에 나열한 화합물로 한정되지 않으며 연마하고자 하는 대상막질의 상태에 따라 적절한 작용기를 부여하여 고분자 화합물를 합성하여 사용할 수 있다. The polymer compound and salt thereof of the present invention are not limited to the compounds listed above, and a polymer compound may be synthesized and used by imparting an appropriate functional group according to the state of the film to be polished.
본 발명의 연마용 조성물에서, 상기 고분자 화합물 또는 그의 염은 조성물 총 중량에 대하여 0.001 중량% 내지 25 중량%, 더욱 바람직하게는 0.01 중량% 내지 5 중량%, 더 더욱 바람직하게는 0.1 중량% 내지 1 중량%로 포함될 수 있다.In the polishing composition of the present invention, the polymer compound or salt thereof is 0.001% to 25% by weight, more preferably 0.01% to 5% by weight, even more preferably 0.1% to 1% by weight based on the total weight of the composition. It may be included in weight percent.
상기 고분자 화합물 또는 그의 염이 0.001 중량% 미만으로 포함되는 경우, 대상막질에 대한 흡착력이 떨어져 불순물 제거 성능이 저하될 수 있으며, 25 중량%를 초과하는 경우에는 높은 점도로 인해 연마 표면을 린스하기에 바람직하지 않으며, 오히려 고분자 성분의 잔류를 유발할 수 있다.When the polymer compound or its salt is contained in an amount of less than 0.001% by weight, the ability to remove impurities may be degraded due to poor adsorption to the target film quality, and when it exceeds 25% by weight, the polishing surface is rinsed due to high viscosity. It is not desirable, but rather, it may cause the polymer component to remain.
상기 물은 조성물 총 중량에 대하여 75 중량% 내지 99.999 중량%로 포함될 수 있다. 상기 물로는 이온교환수지를 통해 여과한 순수, 초순수와 같이 불순물이 제거된 것이 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 물의 함량은 조성물이 100 중량%를 이룰 수 있도록 잔량으로 포함될 수 있다.The water may be included in an amount of 75% to 99.999% by weight based on the total weight of the composition. As the water, impurities removed such as pure water or ultrapure water filtered through an ion exchange resin may be preferably used. The amount of water may be included in the remaining amount so that the composition reaches 100% by weight.
본 발명의 연마용 린스 조성물은, 필요에 따라, 지립, 염기성 화합물, 및 습윤제 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 더 포함할 수 있다. 상기에서 습윤제는 본 발명의 고분자 화합물 이외의 습윤제로서, 이 분야 공지된 것을 의미한다. 상기 지립 및 염기성 화합물의 경우도 이 분야에 공지된 것이 제한 없이 사용될 수 있다.The polishing rinse composition of the present invention may further include at least one selected from the group consisting of abrasive grains, basic compounds, and wetting agents, if necessary. In the above, the wetting agent refers to a wetting agent other than the polymer compound of the present invention, which is known in the art. In the case of the abrasive and basic compounds, those known in the art may be used without limitation.
본 발명의 연마용 린스 조성물은 주로 2차 CMP 단계에서 사용하는 것을 목표로 제조되었지만, 지립을 사용하는 1차 CMP 단계에서 사용되는 것을 배제하지는 않으며, 필요에 따라 1차 CMP 단계에서도 사용될 수 있다. Although the polishing rinse composition of the present invention is mainly prepared for use in the second CMP step, it does not exclude that it is used in the first CMP step using abrasive grains, and may be used in the first CMP step as necessary.
본 발명의 연마용 린스 조성물은 점도가 25℃에서 0.9 내지 200 mPa·인 것이 바람직하며, 1 내지 2 mPa·인 것이 더욱 바람직하다. The polishing rinse composition of the present invention preferably has a viscosity of 0.9 to 200 mPa· at 25°C, and more preferably 1 to 2 mPa·.
상기 조성물의 점도가 0.9 미만인 경우는 표면의 친수성 개량 효과가 불충분해지므로 세정효과가 약화되므로 바람직하지 않으며, 200을 초과하는 경우는 연마용 린스 조성물의 여과가 곤란해지며, 이로 인해 충분한 여과 정제를 할 수 없어, 표면처리 후의 반도체 기판 표면 상의 미소 결함이 증가되는 경향이 발생하므로 바람직하지 않다.If the viscosity of the composition is less than 0.9, the effect of improving the hydrophilicity of the surface is insufficient, so it is not preferable because the cleaning effect is weakened, and if it exceeds 200, filtration of the polishing rinse composition becomes difficult. This is not possible because there is a tendency that micro-defects on the surface of the semiconductor substrate after surface treatment tend to increase.
상기 점도는 오스트발트 점토계에 의해 측정되는 25℃에 있어서의 점도를 의미한다.The said viscosity means the viscosity at 25 degreeC as measured by the Ostwald clay meter.
본 발명은 또한,The present invention also,
상기 본 발명의 연마용 린스 조성물을 사용하는 웨이퍼 표면의 불순물 제거 방법을 제공한다.It provides a method for removing impurities from a wafer surface using the polishing rinse composition of the present invention.
또한, 본발명은 In addition, the present invention
(a) 지립을 포함하는 슬러리를 사용하는 1차 CMP 단계, 및 (a) a first CMP step using a slurry containing abrasive grains, and
(b) 상기 본 발명의 연마용 린스 조성물을 사용하는 2차 CMP 단계;를 포함하는 웨이퍼 연마 방법을 제공한다.It provides a wafer polishing method comprising a; (b) a secondary CMP step using the polishing rinse composition of the present invention.
상기 1차 CMP 후의 연마 대상물 표면은, 1차 CMP에서 사용된 연마용 조성물 유래의 지립; 금속, 방식제, 계면 활성제 등의 유기물; 연마 대상물인 실리콘 함유 재료, 금속 배선이나 플러그 등을 연마함으로써 발생한 실리콘 함유 재료나 금속; 각종 패드 등으로부터 발생하는 패드 부스러기 등의 유기물 등의 불순물 등에 의해 오염되어 있다. The surface of the object to be polished after the first CMP may include abrasive grains derived from the polishing composition used in the first CMP; Organic substances such as metals, anticorrosive agents, and surfactants; A silicon-containing material or a metal generated by polishing a silicon-containing material, a metal wiring, a plug, or the like as a polishing object; It is contaminated by impurities such as organic substances such as pad debris generated from various pads and the like.
상기 2차 CMP 단계는 본 발명의 연마용 린스 조성물을 사용하여 이러한 불순물이 부착된 연마 대상물을 연마함으로써, 이후의 세정 공정에서의 세정 효과가 현저하게 향상되게 하는 효과를 제공한다. The second CMP step provides an effect of remarkably improving a cleaning effect in a subsequent cleaning process by polishing a polishing object to which such impurities are adhered using the polishing rinse composition of the present invention.
상기 2차 CMP 단계에서 사용된 본 발명의 연마용 린스 조성물은 버핑(buffing)용 조성물로 호칭될 수도 있다. The polishing rinse composition of the present invention used in the second CMP step may be referred to as a buffing composition.
이하, 실시예를 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명의 내용이 아래 실시예에 한정되지는 않으며 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 아니된다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the following examples are for illustrative purposes only, and the content of the present invention is not limited to the examples below and should not be construed as limiting the present invention.
실시예 1-18 및 비교예 1-3: 연마용 린스 조성물의 제조 Examples 1-18 and Comparative Examples 1-3: Preparation of polishing rinse composition
하기 표 1에 기재된 성분 및 조성에 따라 실시예 1-18 및 비교예 1-3의 연마용 린스 조성물을 제조하였다. 하기 표 1에서 고분자 성분을 제외한 나머지 성분은 증류수로 구성하였다. According to the components and compositions shown in Table 1 below, the polishing rinse compositions of Examples 1-18 and Comparative Examples 1-3 were prepared. In Table 1 below, the remaining components except for the polymer component were composed of distilled water.
시험예 1: 연마 공정 실시 및 세정력 평가 Test Example 1: Polishing process implementation and cleaning power evaluation
1) 연마 공정 실시1) Conduct the polishing process
직경이 200mm인 옥사이드가 형성된 실리콘 웨이퍼에 LP-CVD 방식으로 5000Å 두께만큼의 폴리실리콘을 증착하여 연마 대상 웨이퍼를 준비하였다.A wafer to be polished was prepared by depositing polysilicon having a thickness of 5000Å by LP-CVD on a silicon wafer having an oxide having a diameter of 200 mm.
캐보트社의 슬러리를 사용하여 하기 <연마조건>에 따라 연마 대상 웨이퍼의 폴리실리콘 표면을 15 초간 연마한 뒤 DIW를 사용하여 표면을 10초간 씻어주었다(1차 CMP). 이후 하기 표 1에 기재된 실시예 1 내지 18 및 비교예 1-3의 연마용 린스 조성물을 사용하여 하기 <연마조건>에 따라 추가적으로 15초간 연마를 진행하였다(2차 CMP). 상기 연마공정을 진행한 뒤 20℃의 희불산과 50℃의 SC-1 (암모니아수, 과산화수소 혼합 희석액)을 사용하여 폴리실리콘 웨이퍼 표면을 차례로 씻어주었다. 이후 물을 이용하여 씻어준 후 스핀 드라이하여 건조하였다.The polysilicon surface of the wafer to be polished was polished for 15 seconds according to the following <polishing conditions> using a slurry of Cabot Corporation, and then the surface was washed for 10 seconds using DIW (1st CMP). Thereafter, polishing was performed for an additional 15 seconds according to the following <polishing conditions> using the polishing rinse compositions of Examples 1 to 18 and Comparative Examples 1-3 described in Table 1 below (second CMP). After performing the polishing process, the surface of the polysilicon wafer was sequentially washed using 20° C. dilute hydrofluoric acid and 50° C. SC-1 (aqueous ammonia, hydrogen peroxide mixed dilution). After washing with water, it was spin-dried and dried.
<연마조건><Polishing conditions>
연마 장비 : GNP Technology 社 poli-762Polishing equipment: GNP Technology poli-762
연마 패드 : 발포 폴리우레탄제 패드 (경도 70) KPX社 Polishing pad: Foamed polyurethane pad (hardness 70) KPX
연마 압력 : 0.5 psiPolishing pressure: 0.5 psi
연마 정반 회전수 : 30RPMGrinding plate rotation speed: 30RPM
헤드 회전수 : 30RPMHead rotation speed: 30RPM
연마용 슬러리 및 린스 조성물 유량 : 0.5 L/분Polishing slurry and rinse composition flow rate: 0.5 L/min
2) 린스 조성물 세정력 평가2) Rinse composition cleaning power evaluation
상기 실시예 및 비교예의 연마용 린스 조성물을 사용한 연마공정 후에 폴리실리콘 표면의 이물수와 막질과 이물질간의 접착력을 평가하였다. After the polishing process using the polishing rinse compositions of Examples and Comparative Examples, the number of foreign substances on the polysilicon surface and the adhesion between the film quality and the foreign substances were evaluated.
(1) 폴리실리콘 표면의 이물 수 측정(1) Measurement of the number of foreign substances on the polysilicon surface
상기에서 연마 및 린스가 완료된 웨이퍼의 폴리실리콘 표면에 존재하는 이물의 수를 웨이퍼 표면 검사 장치(SP-1, KLA-tenkor社)를 이용하여 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. The number of foreign substances present on the polysilicon surface of the polished and rinsed wafer was measured using a wafer surface inspection apparatus (SP-1, KLA-tenkor), and the results are shown in Table 1 below.
(2) 막질과 이물질간의 접착력 측정(2) Measurement of adhesion between film quality and foreign matter
상기에서 연마가 완료된 웨이퍼의 폴리실리콘 표면에 대하여 원자힘 현미경 (Atomic Force Microscopy)을 이용하여 Adhesion force 모드로 오염물의 표면 접착력(Adhesion force)을 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. The surface adhesion of the contaminants was measured in the adhesion force mode using Atomic Force Microscopy on the polysilicon surface of the polished wafer, and the results are shown in Table 1 below.
상기 표 1의 평가 결과에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 1-18 의 연마용 린스 조성물을 사용하여 CMP 공정에서 연마를 실시하는 경우, 폴리실리콘 표면과 이물 사이의 접착력이 낮아져 이물질이 쉽게 제거됨을 알 수 있다. As can be seen from the evaluation results in Table 1, when polishing in the CMP process using the polishing rinse composition of Example 1-18, the adhesion between the polysilicon surface and the foreign material was lowered, so that the foreign material was easily removed. Able to know.
반면, 비교예 1-3의 연마용 린스 조성물을 사용하여 CMP 공정에서 연마를 실시하는 경우, 연마 이후 폴리실리콘 표면의 이물 수는 상기 실시예들과 비교하여 현저히 많은 것을 알 수 있다. On the other hand, when the polishing is performed in the CMP process using the polishing rinse composition of Comparative Example 1-3, it can be seen that the number of foreign substances on the polysilicon surface after polishing is significantly higher than in the above examples.
그러므로, 상기 평가 결과에 의하면, 본 발명의 연마용 린스 조성물은 우수한 세정 효과를 가지며, 이를 사용하여 CMP 공정을 수행하는 경우, 연마 대상물의 표면에 잔류하는 불순물을 충분히 제거할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 상기의 효과에 의해 SPM 장비 공정을 생략할 수도 있으므로 반도체 제조 공정을 더욱 간소화할 수 있다.Therefore, according to the above evaluation results, it can be seen that the polishing rinse composition of the present invention has an excellent cleaning effect, and when the CMP process is performed using it, impurities remaining on the surface of the polishing object can be sufficiently removed. . In addition, since the SPM equipment process may be omitted due to the above effect, the semiconductor manufacturing process can be further simplified.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예를 통해 설명하였으나, 본 발명은 상기 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주하여야 할 것이다.Although described above through a preferred embodiment for illustrating the technical idea of the present invention, the present invention is not limited to the configuration and operation as described above, without departing from the scope of the technical idea, a number of It will be well understood by those skilled in the art that changes and modifications are possible. Therefore, all such appropriate changes, modifications and equivalents should be considered to be within the scope of the present invention.
Claims (16)
[화학식 1]
상기 식 중,
R1은 O, N ,S, P, Cl, F 원자 중 적어도 1종 이상을 포함하는 작용기이고,
R2는 H 또는 탄소수 1 내지 20의 치환 또는 비치환 알킬기이고,
R3는 H 또는 COOH이다.A polymer compound containing at least one monomer represented by the following formula (1) or a salt thereof; And a polishing rinse composition comprising water:
[Formula 1]
In the above formula,
R 1 is a functional group containing at least one or more of O, N, S, P, Cl, and F atoms,
R 2 is H or a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 20 carbon atoms,
R 3 is H or COOH.
상기 화학식 1로 표시되는 1종 이상의 단량체는 고분자 화합물 총 중량에 대하여 50 내지 100 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 연마용 린스 조성물.The method of claim 1,
A polishing rinse composition, characterized in that the at least one monomer represented by Formula 1 is contained in an amount of 50 to 100% by weight based on the total weight of the polymer compound.
고분자 화합물은 화학식 1로 표시되는 1종 이상의 단량체 이외에 상기 화학식 1로 표시되는 1종 이상의 단량체와 중합가능한 다른 단량체를 5 내지 50 중량%로 포함하는 것을 특징으로 하는 연마용 린스 조성물.The method of claim 2,
The polymeric compound is a polishing rinse composition comprising 5 to 50% by weight of one or more monomers and other polymerizable monomers represented by Chemical Formula 1 in addition to the one or more monomers represented by Chemical Formula 1.
상기 화학식 1로 표시되는 1종 이상의 단량체와 중합가능한 다른 단량체는 비닐계 단량체 및 알킬렌 옥사이드계 단량체로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 연마용 린스 조성물.The method of claim 3,
The polishing rinse composition, characterized in that the one or more monomers represented by Formula 1 and other monomers polymerizable are one or more selected from the group consisting of vinyl-based monomers and alkylene oxide-based monomers.
상기 고분자 화합물은 중량평균분자량이 500 내지 3,000,000인 것을 특징으로 하는 연마용 린스 조성물.The method of claim 1,
The polymeric compound is a polishing rinse composition, characterized in that the weight average molecular weight is 500 to 3,000,000.
상기 식 중 R1은 수용성 작용기를 포함하며, R2는 H 또는 CH3 인 것을 특징으로 하는 연마용 린스 조성물.The method of claim 1,
In the formula, R 1 is a water-soluble functional group, R 2 is a polishing rinse composition, characterized in that H or CH 3 .
상기 식 중 R1은 하이드록실기, 아민기, 설포네이트기, 또는 글리콜기를 포함하는 작용기인 것을 특징으로 하는 연마용 린스 조성물.The method of claim 1,
In the above formula, R 1 is a functional group containing a hydroxyl group, an amine group, a sulfonate group, or a glycol group.
상기 고분자 화합물은 아크릴산 단량체, 메타크릴산 단량체, 아크릴 아마이드 단량체, 말레산 단량체, 2-하이드록시에틸-메타크릴레이트 단량체, 및 2-하이드록시프로필 아크릴레이트 단량체로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 단량체를 중합하여 얻어지는 호모 폴리머 또는 공중합체인 것을 특징으로 하는 연마용 린스 조성물.The method of claim 1,
The polymeric compound is at least one monomer selected from the group consisting of acrylic acid monomers, methacrylic acid monomers, acrylamide monomers, maleic acid monomers, 2-hydroxyethyl-methacrylate monomers, and 2-hydroxypropyl acrylate monomers A polishing rinse composition, characterized in that it is a homopolymer or a copolymer obtained by polymerization.
(b) 상기 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 연마용 린스 조성물을 사용하는 2차 CMP 단계;를 포함하는 웨이퍼 연마 방법.(a) a first CMP step using a slurry containing abrasive grains, and
(b) a second CMP step using the polishing rinse composition of any one of claims 1 to 14;
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20100004874A (en) | 2008-07-03 | 2010-01-13 | 가부시키가이샤 후지미인코퍼레이티드 | Wetting agent for semiconductor, polishing composition using the same and polishing method, polishing composition concentrate, wetting agent concentrate |
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